KR20210128749A

KR20210128749A - 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체

Info

Publication number: KR20210128749A
Application number: KR1020200046797A
Authority: KR
Inventors: 신상철
Original assignee: 주식회사 세종메디칼
Priority date: 2020-04-17
Filing date: 2020-04-17
Publication date: 2021-10-27
Also published as: KR102360605B1

Abstract

복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체가 개시된다. 본 발명에 따른 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체는, 내부에 장착공간이 형성되고, 복강경 수술 중 발생한 유해물질을 포함한 기체가 유동하도록 양단에 유입구와 배기구가 형성된 하우징; 상기 유입구에 인접한 상기 장착공간에 설치되어 상기 유입구를 통하여 유입된 기체로부터 수분을 포집하는 전처리필터; 상기 전처리필터에 의해 수분이 포집된 기체로부터 유해물질을 흡착하는 활성탄필터; 및 상기 활성탄필터에 의해 유해물질이 흡착된 기체로부터 생물학적 물질을 걸러내고, 정화된 기체를 상기 배기구로 배출하는 여과필터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 복강 내 환부에 대한 시술자의 시야가 용이하게 확보되는 것은 물론이고, 복강에서 흡인된 기체의 정화처리가 하나의 모듈을 통해 다각적으로 이루어질 수 있어 복강경 수술이 이루어지는 수술실 내부의 오염이 효과적으로 예방될 수 있고, 유해물질로부터 시술자 등의 안전이 도모될 수 있게 된다.

Description

복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체{THREE-WAY EXHAUST FILTER ASSEMBLY FOR LAPAROSCOPIC SURGERY}

본 발명은, 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 복강경 수술 중 복강 내에서 발생하여 복강 외로 누출될 우려가 있는 유해물질을 구별된 단계를 통해 연이어 걸러내어 정화할 수 있는 배기필터 조립체에 관한 것이다.

기존의 개복 수술과는 달리 피부의 절개부분을 최소부위로 하고, 환자의 빠른 회복을 위해 복강경 수술방법이 시행되고 있다.

이러한 복강경 수술은 트로카(Trocar)라는 수술기구를 이용하여 환자의 복부로 통하는 관을 만들고, 내시경 또는 집게 등과 같은 수술도구를 다수의 트로카에 삽입한 후 시술자에 의해 시행되는 수술 방식으로서, 담낭절제술, 담도 결석 제거술, 출수 돌기 절제술, 일반외과 수술 등에 까지 널리 사용되고 있다.

트로카(Trocar)는 복강에 접근하기 위해 사용되는 파이프형상의 의료기구를 말하며, 환자의 배꼽 또는 피부절개창을 통해 신체 내부로 삽입 고정되는 가이드부와, 수술용 기구가 삽입될 수 있도록 외부로 노출되어 가이드부의 상단에 결합되는 몸체를 포함하여 구성된다.

본 발명의 출원인에 의해 출원된 대한민국 등록특허공보 제1434629호에는 트로카 조립체가 게시되어 있으며, 등록특허공보 제1434629호에 개시된 바와 같이, 몸체의 일측에는 가이드부 내부와 연통되는 가스 삽입관이 결합된다.

가스 삽입관은 수술시 시야 확보와 수술 공간을 확보하기 위해 복강 내에 이산화탄소를 공급하기 위한 구성으로서, 실리콘과 같은 재질로 이루어질 수 있으며, 가스 삽입관을 통한 기체의 이동을 단속하는 밸브가 일측에 형성된다.

한편, 복강경 수술에서 지혈과 응고, 장기의 박리 및 절단을 위한 도구로써 전기 소작기(electrocautery), 고주파 전기수술기(RF electrosurgical unit) 또는 초음파 절단기(ultrasonic scalpel)가 사용되고 있으며, 전기 소작기, 고주파 전기수술기 또는 초음파 절단기를 이용하여 조직을 분리하는 과정에서 타면서 발생하는 연기(smoke, plume)는 시술자의 시야 확보를 어렵게 하므로 수술 시간의 지연을 초래하게 된다.

이렇게 조직이 타면서 발생되는 연기는, 역한 냄새 성분뿐만 아니라 다양한 유해물질들을 포함하고 있음에도 불구하고, 종래에는 별도의 처리 없이 복강경 수술 중 또는 수술 후에 가스 삽입관을 통해서 외부로 배출되어 수술환자는 물론, 수술에 참여한 의료진들과 밀접한 접촉을 이룬다는 점에서 안전상의 문제가 있었다.

특히, 수술중 발생하는 연기는, 95%가량이 수분이지만, 사이안화 수소(Hydrogen Cynanide), 톨루엔(Toluene), 퍼클로로에틸렌(Perchloroethylene), 벤젠(Benzene), 포름알데히드(Formaldehyde), 에틸벤젠(Ethylbenzene) 등과 같이 인체에 유해한 독성 물질 또는 발암 물질을 포함하고 있을 뿐만 아니라 HIV나 HPV 등과 같은 전염성 바이러스나 세균을 포함하고 있어 병원 내 감염을 유발하고, 나아가 지속적으로 누적되면, 악성 종양의 주요 원인이 될 수 있다는 점에서 이에 대한 해결이 요구되고 있다.

이렇게 수술중 발생된 연기의 처리와 관련하여 미국등록특허공보 제5722962호에는 트로카 포트 필터에 대한 기술을 개시하고 있다.

본 선행기술은 트로카에 이산화탄소를 공급하는 통로인 트로카 밸브 피팅에 필터를 결합하여 이루어진 것으로, 필터는 한 쌍의 케이싱 엘리먼트 내부에 디스크 형태로 형성된 한 쌍의 필터 엘리먼트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그러나 본 선행기술에 개시된 필터는 필터 엘리먼트가 케이싱 엘리먼트의 인렛과 아웃렛 사이에서 반경 방향으로 연장된 디스크 형태로 형성됨에 따라, 가스가 필터 엘리먼트를 주로 통과하는 부분은 인렛과 아웃렛 사이 영역에 집중되어 인렛과 아웃렛의 최단거리 영역부터 필터 엘리먼트의 여과능력이 감소하게 되고, 인렛과 아웃렛 사이 영역부터 침적된 가스의 불순물에 의해 필터 엘리먼트의 구멍들이 점점 막히게 되면, 필터 엘리먼트를 통한 가스의 배출속도가 급속도로 감소하여 가장자리 부분은 여과능력이 있더라도 필터 엘리먼트를 교체해야만 하는 문제가 있었다.

또한, 필터 엘리먼트는 PTFE(polytetrafluoroethylene)로 형성된 소수성(疏水性) 필터로 이루어짐에 따라, 복강경 수술시 발생하는 다양한 유해물질에 대한 다각적인 여과성능이 부족하여 일부 유해물질이 수술실 내로 그대로 배출되는 문제가 있고, 필터 엘리먼트의 여과능력을 높이기 위해 필터 엘리먼트의 두께를 두껍게 하거나 필터 엘리먼트를 반경방향으로 확대하게 되면, 시술자의 원활한 트로카 조작이 방해된다는 점에서 여과능력의 확장도 어려운 구조적인 문제가 있었다.

대한민국등록특허공보 제1434629호(등록일:2014.08.20) 미국등록특허공보 제5722962호(등록일:1998.03.03)

본 발명의 목적은, 복강 내 수술중 발생한 연기를 복강에 주입된 기체와 함께 자연흡인 또는 강제흡인하여 시술자의 복강 내 시야를 확보할 수 있고, 흡인된 기체에 포함된 대부분의 수분, 유해물질, 바이러스나 세균과 같은 생물학적 물질을 연이어 효율적으로 처리할 수 있는 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 내부에 장착공간이 형성되고, 복강경 수술 중 발생한 유해물질을 포함한 기체가 유동하도록 양단에 유입구와 배기구가 형성된 하우징; 상기 유입구에 인접한 상기 장착공간에 설치되어 상기 유입구를 통하여 유입된 기체로부터 수분을 포집하는 전처리필터; 상기 전처리필터에 의해 수분이 포집된 기체로부터 유해물질을 흡착하는 활성탄필터; 및 상기 활성탄필터에 의해 유해물질이 흡착된 기체로부터 생물학적 물질을 걸러내고, 정화된 기체를 상기 배기구로 배출하는 여과필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체에 의해 달성된다.

상기 전처리필터는, 씨실과 날실로 구성되어 유입된 기체로부터 수분을 포집하고, 포집된 수분을 자중방향으로 저류시켜 상기 장착공간에 저장되도록 안내하는 메쉬 구조의 망부재로 이루어질 수 있다.

상기 전처리필터는, 상기 메쉬 구조가 서로 엇갈리도록 배치된 복수의 상기 망부재가 상기 유입구와 상기 배기구로 이어지는 방향을 따라 상기 장착공간에 연이어 설치되어 이루어질 수 있다.

상기 씨실 또는 상기 날실의 두께(R)는, 0.5mm 내지 1.0mm이고, 상기 메쉬 구조의 구멍지름(D)은, 1.0mm 내지 2.0mm이며, 상기 씨실 또는 상기 날실의 두께(R)에 대한 상기 메쉬 구조의 구멍지름(D)의 비율(D/R)은 2.0 내지 2.5일 수 있다.

상기 씨실 및 상기 날실 중 어느 하나의 일부 또는 전부는, 친수성의 표면이 형성되도록 개질처리되고, 상기 씨실 및 상기 날실 중 다른 하나의 일부 또는 전부는, 소수성의 표면이 형성되도록 개질처리될 수 있다.

상기 전처리필터는, 염화칼슘, 실리카겔, 제올라이트 및 실리카-알루미나 중 적어도 어느 하나를 포함하는 수분흡수 소재가 소정의 통기성 부재에 함침되어 이루어진 흡수블록이거나, 씨실과 날실로 구성되어 유입된 기체로부터 수분을 포집하고, 포집된 수분을 자중방향으로 저류시켜 상기 장착공간에 저장되도록 안내하는 메쉬 구조의 망부재 및 상기 흡수블록이 상기 유입구와 상기 배기구로 이어지는 방향을 따라 상기 장착공간에 연이어 설치되어 이루어질 수 있다.

상기 활성탄필터는, 일단부에 개구부가 형성된 수용공간에 활성탄을 수용하고 타단부에 상기 배기구와 연통되는 통공이 형성된 수용부; 및 상기 전처리필터에 의해 수분이 포집된 기체가 상기 수용공간으로 직접 유입되지 않고 우회 후 유입되록 안내하기 위해 상기 개구부에 결합되는 차폐커버를 포함할 수 있다.

상기 차폐커버는, 상기 수용공간과 연통되는 우회공이 중앙부에 형성되어 상기 개구부에 결합되는 뿔대형상의 경사부; 및 상기 우회공을 이격된 상태에서 덮도록 상기 경사부에서 돌출형성되어 상기 수용공간에 대한 기체의 직접 유입을 억제하는 원뿔 또는 각뿔형상의 우회유도부를 포함할 수 있다.

상기 경사부와 상기 우회유도부의 표면에는, 상기 전처리필터에 의해 수분이 포집된 기체가 상기 하우징의 내벽을 향해 나선방향으로 유동하도록 안내하는 나선돌기가 돌출형성되고, 상기 나선돌기의 표면에는, 친수성 코팅층이 형성될 수 있다.

상기 하우징은, 상기 장착공간을 형성하는 내벽을 따라 소정 두께로 배치되어 저류된 수분을 흡수 저장하는 수분흡수체; 및 상기 하우징의 일영역에서 형성되어 상기 수분흡수체에 흡수된 수분의 양을 확인할 수 있는 투과창을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 하우징의 유입구 근처에 설치된 전처리필터를 통해 복강으로부터 유입된 기체에서 수분을 집중적으로 포집하고, 연이어 하우징의 장착공간에 배치된 활성탄필터를 통해 기체로부터 유해물질을 흡착하며, 연이어 하우징의 장착공간에 배치된 여과필터를 통해 기체로부터 생물학적 물질을 걸러내는 일련의 처리과정이 이루어진 후 최종 정화된 기체가 하우징의 배기구로 배출됨에 따라, 복강 내 환부에 대한 시술자의 시야가 용이하게 확보되는 것은 물론이고, 복강에서 흡인된 기체의 정화처리가 하나의 모듈을 통해 다각적으로 이루어질 수 있어 복강경 수술이 이루어지는 수술실 내부의 오염이 효과적으로 예방될 수 있고, 유해물질로부터 시술자 등의 안전이 도모될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체가 트로카의 가스배출관에 연결된 사용상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체의 분해된 상태를 일방향에서 도시한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체의 분해된 상태를 타방향에서 도시한 분해사시도이다.
도 4는 도 1의 배기필터 조립체에 대한 단면도이다.
도 5는 도 4를 기준으로 유입된 기체 중에 포함된 수분의 처리과정을 도시한 작동상태도이다.
도 6은 본 발명의 변형예에 따른 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체가 트로카의 가스배출관에 연결된 사용상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체의 분해된 상태를 일방향에서 도시한 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체의 분해된 상태를 타방향에서 도시한 분해사시도이고, 도 4는 도 1의 배기필터 조립체에 대한 단면도이고, 도 5는 도 4를 기준으로 유입된 기체 중에 포함된 수분의 처리과정을 도시한 작동상태도이고, 도 6은 본 발명의 변형예에 따른 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체의 단면도이다.

발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(정,앞쪽), 후(배,뒤쪽) 등은 권리의 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 및 구성 간의 상대적 위치를 기준으로 정한 것으로, 3개의 축은 서로 대응되게 회전하여 바뀔 수 있으며, 특별히 다르게 한정하는 경우 외에는 이에 따른다.

본 발명에 따른 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체(100)는, 복강 내 소작(燒灼,electric cauterization) 등으로 인해 발생된 연기 등을 제거하여 환부에 대한 시술자의 시야를 용이하게 확보하는 한편, 복강에서 흡인된 기체에 대한 단계별 정화처리를 통해 수술실 내부의 오염 방지와 시술자 등의 안전을 도모하기 위해 안출된 발명이다.

이러한 본 발명은, 단독으로 사용되는 것이 아니라 도 1에 도시된 바와 같이, 복강 내에 삽입 설치된 트로카(T)의 상단 측면에 구비된 가스배출구(G)에 결합되어 가스배출구(G)를 통해 유출되는 복강 내의 기체를 여과하는 데에 사용될 수 있다.

여기서 복강 내의 기체는, 미생물이나 세균 등의 번식에 이용되는 산소를 함유한 일반적인 공기가 아니라 복강에 주입되는　이산화탄소(CO2) 등을 말한다.

이때, 기체에는 소작에 의한 지혈, 절단 등과 같이 복강 내의 수술적 치료에 따라 조직이 타면서 생성된 연기, 95%가량의 수분, 수분과 함께 전파되는 HIV나 HPV과 같은 생물학적 물질 등이 함유될 수 있으며, 연기는 다양한 유해물질들(사이안화 수소, 톨루엔, 퍼클로로에틸렌, 벤젠, 포름알데히드, 에틸벤젠 등)로 구성될 수 있다.

상술한 바와 같은 기능 내지 작용을 구체적으로 구현하기 위해, 본 발명에 따른 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체(100)는, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징(110), 전처리필터(120), 활성탄필터(130) 및 여과필터(140) 등을 포함하는 실시예와, 도 6에 도시된 바와 같이, 나선돌기(135), 수분흡수체(150) 및 투과창(160) 등을 더 포함하는 변형예로 구성될 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성들을 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 하우징(110)은, 본 발명에 사용되는 3중의 필터들이 외기와 밀폐된 상태로 연이어 설치되는 장착공간(111)이 내부에 형성된 함체형상의 구성요소로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 2분할된 상,하부케이싱(110a,110b)의 결합으로 구성될 수 있다.

그리고 결합된 함체형상의 양단부에는, 복강경 수술 중 발생한 유해물질을 포함한 기체가 유동하는 유입구(112)와 배기구(114)가 각각 형성될 수 있다.

여기서 유입구(112)는 트로카(T) 측면의 가스배출구(G)와 밀폐된 상태로 결합될 수 있고, 배기구(114)는 최종 정화된 상태의 기체(PA)를 소정 탱크에 저장하거나 실외로 송출하는 팬(미도시)과 결합될 수 있다.

한편, 배기구(114)는, 복강경 수술시 시야 확보, 수술 공간 확보를 위해 복강 내에 강제 투입되어 복강 내부를 고압상태로 만드는 이산화탄소 등과 복강 내 기체를 외부로 강제 배출하여 신속한 정화가 이루어지도록 하는 진공펌프(미도시)와 결합될 수도 있다.

전처리필터(120)는, 상술한 가스배출구(G)와 유입구(112)를 통해 유입되어 배기구(114)로 유동하는 기체로부터 수분을 최우선적으로 포집하기 위해 유입구(112)에 인접한 장착공간(111)에 설치되는 구성요소이다.

본 발명의 실시예에 따른 전처리필터(120)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 망부재(120a)와 흡수블록(120c)으로 구성되거나, 복수의 망부재(120a,120b)만(하단 확대도)으로 구성되거나, 흡수블록(120c)만(상단 확대도)으로 구성될 수 있다.

여기서 전처리필터(120)를 구성하는 망부재(120a)는, 씨실(121) 즉, 위사(緯絲, 가로방향 실)와 날실(122) 즉, 경사(經絲, 세로방향 실)로 구성된 메쉬 구조의 구성요소로서, 천연섬유 또는 합성섬유의 직조나 편직, 합성수지의 사출성형 등을 이용하여 제조될 수 있다.

이때, 가로방향으로 배열되는 씨실(121)과 세로방향으로 배열되는 날실(122)은 서로 교차되며 격자형태를 이루는 서로 다른 2가닥의 실을 의미하는 것이지 반드시 씨실(121)이 수평방향으로 배치되고 날실(122)이 수직방향으로 배치된다는 의미로 한정되는 것은 아니다.

이러한 격자 구조의 망부재(120a,120b)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 유입구(112)에서 배기구(114)로 유동하는 기체와의 지속적인 접촉을 통해 기체(100%) 중에 포함된 다량의 수분(대략 95%)을 씨실(121)(또는 날실(122)) 표면에 점진적, 누적적으로 포집(AM)하여 수분이 물방울로 병합 내지 응집(AW)되도록 하는 작용을 수행하게 된다.

이후, 망부재(120a)는 병합 또는 응집된 물방울(AW)을 자중방향으로 길게 배치된 날실(122)(또는 씨실(121))을 따라 자유낙하시켜 장착공간(111)의 하단부에 저류(RM)시키는 작용을 수행함으로써 배기구(114)를 향한 기체의 유동(AF)을 방해하지 않으며 기체 중의 수분을 효율적으로 처리하게 된다.

나아가 망부재(120a)를 구성하는 씨실(121) 또는 날실(122)의 두께(R)는, 0.5mm 내지 1.0mm이고, 격자 즉, 메쉬 구조의 구멍지름(D)은 1.0mm 내지 2.0mm가 되도록 형성하되, 씨실(121) 또는 날실(122)의 두께(R)에 대한 메쉬 구조의 구멍지름(D)의 비율(D/R)은 2.0 내지 2.5가 되도록 형성하게 된다.

일례로, 씨실(121) 및 날실(122)의 두께(R)가 0.5mm 일 때 메쉬 구조의 구멍지름(D)은 대략 1.0mm가 되도록 망부재(120a)를 형성하게 되고, 씨실(121) 및 날실(122)의 두께(R)가 1.0mm인 경우에는 메쉬 구조의 구멍지름(D)을 대략 2.0mm가 되도록 망부재(120a)를 형성하게 되는 것이다.

여기서 실의 두께(R)와 메쉬 구멍의 지름(D) 크기는, 망부재(120a)의 수분 포집(AM) 능력과 밀접한 상관관계를 갖는 변수로서 상술한 바와 같이 크기와 비율(D/R)로 메쉬 구조를 구체적으로 한정하게 되면, 동일한 속도로 유동하는 기체(AF)에 대한 망부재(120a)의 수분 포집 효율은 이론적(실험적)으로 최적화될 수 있기 때문이다.

즉, 상술한 바와 같은 규격의 메쉬 구조가 형성되면, 유입구(112)에서 배기구(114)로 이어지는 기체 유동은 기체역학적으로 저항 없이 원활히 이루어지게 되는 한편, 씨실(121) 및 날실(122)에 의한 기체 중의 수분 포집이 가장 효율적으로 이루어질 수 있게 된다.

그러나 상기의 비율(D/R)이 2.0 미만이 되면, 구조적으로 씨실(121) 및 날실(122)의 두께(R) 대비 메쉬 구멍의 크기(D) 자체가 상대적으로 작아지게 되는 결과, 기체 중에 다량 포함된 수분에 의해 구멍이 막히는 클로깅(clogging) 현상이 발생하여 기체의 유동(AF)을 방해함에 따라 수분 포집율이 저하되는 문제가 있다.

이러한 클로깅(clogging) 현상은, 상기의 비율(D/R)이 2.0 보다 작아질수록 더욱 심해지게 된다.

또한, 상기의 비율(D/R)이 2.5를 초과하게 되면, 구조적으로 씨실(121) 및 날실(122)의 두께(R) 대비 메쉬 구멍의 크기(D) 자체가 상대적으로 커져 기체의 유동(AF)이 원활하고 빠르게 이루어지는 결과, 씨실(121) 또는 날실(122)에 포집된 수분(AM)량 자체가 작아지는 한편, 물방울로 응집(AW)되기 전에 기체 중으로 다시 증발하는 재진입(re-entrainment) 현상이 발생하기 때문에 수분 포집율이 저하되는 문제가 있다. (참조: Kyoo-Chul Park, Robert E Cohen, Gareth H McKinley, et al, Optimal Design of Permeable Fiber Network Structures for Fog Harvesting, Langmuir, 2013)

한편, 씨실(121) 및 날실(122) 중 어느 하나의 일부 또는 전부는, 유입구(112)에서 배기구(114)로 유동하는 기체(AF) 중의 수분에 대한 포집율을 향상시키기 위해, 친수성 소재로 제조되거나 친수성의 표면이 형성되도록 개질처리될 수 있다.

여기서 개질처리는 플라스마를 이용한 개질처리 방식이 적용될 수 있고, 씨실(121) 또는 날실(122)에 친수성 소재를 코팅처리하는 방식으로 이루어질 수 있다.

그리고 씨실(121) 및 날실(122) 중 다른 하나의 일부 또는 전부는, 친수성 소재의 씨실(121)(또는 날실(122))을 통해 병합 또는 응집된 물방울(AW)이 날실(122)(또는 씨실(121))을 따라 원활하게 자유낙하되며 장착공간(111)의 하단부에 저류(RM)되도록 하기 위해, 소수성의 표면이 형성되도록 개질처리될 수 있다.

물론, 여기서의 개질처리도 플라스마를 이용한 개질처리 방식이 적용될 수 있고, 씨실(121) 또는 날실(122)에 친수성 소재를 코팅처리하는 방식으로 이루어질 수 있다.

일례로써, 친수성 및/또는 소수성의 씨실(121)(날실(122))과 관련하여, 소수성의 폴리에스터(Polyester)계 합성섬유를 씨실(121)로 하고, 수분율이 높은 친수성의 레이온(rayon) 섬유를 날실(122)로 혼방하여 직조 또는 편직함으로써 망부재(120a)를 제조할 수 있고, 폴리에스터계 합성섬유의 물성을 조절하여 향균효과를 부여할 수도 있다.

또한, 날실(122)을 소수성의 폴리에스터(Polyester)계 합성섬유로 하고, 씨실(121)을 수분율이 10 내지 12%인 친수성의 큐프라 레이온(Cuppra rayon)을 씨실(121)로 혼방하여 직조 또는 편직함으로써 망부재(120a)를 제조할 수도 있다.

상술한 바와 같은 망부재(120a)는, 도 4 등에 도시된 바와 같이 씨실(121)과 날실(122)이 동일한 평면상에서 교차(관통)되는 구조로 형성될 수 있고, 도시된 바와 달리 가로방향으로 배열된 씨실(121)(또는 날실(122))의 상부면이나 하부면에 날실(122)(또는 씨실(121))이 적층되는 방식으로 씨실(121)과 날실(122)이 서로 다른 평면상에 각각 형성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따라 망부재로 구성된 전처리필터(120)는, 도 2 및 도 3의 하단 확대도에 도시된 바와 같이, 복수의 망부재(120a,120b)로 구성될 수 있다.

이경우, 복수의 망부재(120a,120b)는, 메쉬 구조가 서로 엇갈리도록 배치된 상태로 유입구(112)와 배기구(114)로 이어지는 방향을 따라 장착공간(111)에 연이어 설치될 수 있다.

여기서 복수의 망부재(120a,120b)를 메쉬 구조가 서로 엇갈리도록 배치하는 이유는, 가로방향으로 길게 거치되는 본 발명에 따른 배기필터 조립체(100)가 놓이는 방향과 무관하게 씨실(121)(또는 날실(122))에서 응집된 물방울(AW)이 자중방향으로 배치된 날실(122)(또는 씨실(121))을 따라 자연스럽게 자유낙하되며 장착공간(111)의 하단부에 신속하게 저류(RM)되도록 하기 위함이다.

또한, 중첩적인 망부재(120a,120b)의 배치는, 유입구(112)에서 배기구(114)로 유동하는 기체(AF) 중 수분에 대한 포집율을 더욱 높이기 위함이다.

본 발명의 실시예에 따른 전처리필터(120)는, 도 2 및 도 3의 상단 확대도에 도시된 바와 같이, 수분흡수 소재가 소정의 통기성 부재에 함침되어 이루어진 흡수블록(120c)만으로 이루어지거나 또는 상술한 망부재(120a)와 흡수블록(120c)이 유입구(112)와 배기구(114)로 이어지는 방향을 따라 장착공간(111)에 중첩적으로 설치되어 이루어질 수 있다.

이때, 수분흡수 소재는, 수분을 자체적으로 흡수 저장할 수 있는 소재로서, 염화칼슘, 실리카겔, 제올라이트 및 실리카-알루미나 중 적어도 어느 하나를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고 소정의 통기성 부재는, 통기성이 우수한 부직포, 종이 및 필름 등일 수 있다.

이러한 흡수블록(120c)은, 상술한 통기성 부재에 수분흡수 소재가 함침 또는 표면 코팅된 시트형상의 부재를 중첩적으로 겹쳐 적층함으로써 이루어질 수 있고, 시트형상의 부재를 판형상으로 압축하여 이루어질 수 있으며, 롤형태로 만 후 소정 두께로 절단함으로써 형성될 수도 있다.

활성탄필터(130)는, 상술한 전처리필터(120)에 의해 수분이 포집된 기체로부터 유해물질을 흡착하기 위해 전처리필터(120)와 연이어 배치되는 구성요소로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 수용부(132) 및 차폐커버(134) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 유해물질은, 복강경 수술에 사용되는 전기 소작기 등을 이용하여 조직을 분리하는 과정에서 타면서 발생하는 연기(smoke)에 포함되는 사이안화 수소, 톨루엔, 퍼클로로에틸렌, 벤젠, 포름알데히드, 에틸벤젠 등일 수 있다.

수용부(132)는, 일단부에 개구부가 형성된 수용공간(132a)에 활성탄(131)을 수용하고 타단부에 배기구(114)와 연통되는 통공(132b)이 형성되는 그릇 형상의 구성요소이다.

수용부(132)에 수용되는 활성탄(131)은, 목재류, 갈탄, 무연탄, 유연탄 등의 탄소질을 원료로 500℃ ~ 700℃ 내외 온도의 탄화와 약 900℃ 내외 온도의 활성화 과정을 통해 분자 크기 정도의 미세세공(미세공, 중간세공, 대세공)을 발달시킨 흡착제로서 1g당 1,000㎡ 이상의 큰 내부 표면적을 가질 수 있다.

이러한 활성탄(131)은, 알갱이 형태로 이루어진 다양한 특성의 활성탄을 혼합하여 수용부(132)에 그대로 수용되거나 통기성의 부직포 주머니에 팩킹된 상태로 수용부(132)에 수납될 수 있다.

활성탄(131)에 형성된 미세공은 흡착성능의 대부분을 담당하고, 중간세공은 대형분자의 흡착좌 역할을 수행하며, 대세공은 흡착물질 분자를 수송하는 통로 역할을 수행하게 된다.

차폐커버(134)는, 전처리필터(120)에 의해 수분이 포집된 기체가 우회(BA)하며 수용공간(132a)으로 유동하도록 안내하고, 기체로부터 수분을 2차 포집하기 위해 개구부에 결합되는 구성요소로서, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 경사부(134a) 및 우회유도부(134c) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 차폐커버(134)로 인해 활성탄(131)은 수분과의 직접 접촉이 최소화되어 수분에 의한 오염이 방지될 수 있고, 유해물질에 대한 흡착기능을 온전히 수행할 수 있게 된다.

경사부(134a)는, 후술할 우회유도부(134c)를 통해 우회공(134b)으로의 직접 유입이 차단된 기체 중에 남아 있는 잔여 수분을 포집(AM)하기 위해 마련된 구성요소로서, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 수용공간(132a)과 연통되는 우회공(134b)이 중앙부에 형성된 뿔대형상으로 이루어져 개구부에 결합될 수 있다.

이러한 경사부(134a)를 뿔대형상으로 형성한 이유는, 도 5의 하단 확대도에 도시된 바와 같이, 우회유도부(134c)에 의해 유동이 안내된 기체와 경사면에서 접촉하며 기체 중에 남아 있는 잔여 수분을 누적적으로 포집(AM)하여 물방울로 응집시킨 후 경사면을 따라 장착공간(111)의 하단부에 저류(RM)시키기 위함이다.

경사부(134a)의 표면에는 기체 중에 잔존하는 수분이 보다 효과적으로 포집되고 처리될 수 있도록 하기 위해 친수성 코팅층이 형성될 수 있다.

우회유도부(134c)는, 상술한 경사부(134a)와 함께 수용공간(132a)과 연통된 우회공(134b)으로 기체가 직접 유입되는 것을 억제하기 위해 기체의 유동(AF)을 하우징(110)의 내벽으로 유도 내지 안내하는 구성요소로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 우회공(134b)을 이격된 상태에서 덮도록 경사부(134a)에서 원뿔 또는 각뿔형상으로 돌출형성되어 이루어질 수 있다.

이러한 우회유도부(134c) 또한, 상술한 경사부(134a)와 마찬가지로 표면을 통해 기체 중에 남아 있는 잔여 수분을 누적적으로 포집(AM)하여 물방울로 응집시키고, 응집된 물방울(AW)을 경사면을 따라 장착공간(111)의 하단부로 저류(RM)시키는 기능을 수행하게 된다.

여과필터(140)는, 상술한 활성탄필터(130)에 의해 유해물질이 흡착된 기체에 포함된 바이러스나 세균과 같은 생물학적 물질을 걸러내기 위해 마련된 구성요소로서, 이로 인해 정화된 기체(PA)가 통공(132b)을 거쳐 배기구(114)로 최종 배출될 수 있게 된다.

이러한 여과필터(140)는, 일례로, ULPA(Ultra Low Penetration Air) 필터 또는 HEPA(high efficiency particulate air filter) 필터일 수 있다.

여기서 ULPA 필터는, 0.12㎛ 크기의 입자에 대한 포집율이 99.99% 이상인 필터로, 후술할 HEPA 필터가 거르는 0.3㎛보다 더 작은 초미세입자를 거르며, 기체 중에 많은 바이러스 등의 유해오염물질을 99.99% 이상 여과하며, 주로 수술실, 무균실, 실험실, 반도체시설 등에 사용된다.

그리고 HEPA 필터는, 유리섬유나 아스베스트 섬유를 접어서 통과 표면적을 크게 한 유닛형으로 제조되어 0.3㎛ 크기의 입자에 대한 포집율이 99.97% 이상인 필터로, 방사성 물질을 취급하는 시설, 클린룸, 기체청정기 등에 고도의 청정환경을 만들 때 미세입자를 고효율로 여과하는 데에 사용된다.

한편, 본 발명의 변형예에 따른 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이 나선돌기(135), 수분흡수체(150) 및 투과창(160) 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 나선돌기(135)는, 차폐커버(134) 즉, 경사부(134a)와 우회유도부(134c)에 의해 하우징(110)의 내벽으로 직선 유동하는 기체(AF)의 흐름을 나선방향으로 전환 내지 안내하기 위해 마련된 구성요소로서, 경사부(134a)와 우회유도부(134c)의 표면에서 복수 개가 돌출형성되어 이루어질 수 있다.

이러한 나선돌기(135)로 인해 차폐커버(134)(경사부(134a) 및 우회유도부(134c))의 표면과 그 위를 유동하는 기체(AF) 간의 접촉면적과 접촉시간이 증대됨에 따라 차폐커버(134)에 의한 기체 중 잔존 수분의 포집 효율이 더욱 향상될 수 있게 된다.

나선돌기(135)의 표면에도 기체 중에 잔존하는 수분이 보다 효과적으로 포집되고 처리될 수 있도록 하기 위해 친수성 코팅층이 형성되고, 경사부(134a)의 표면에는 응집된 물방울(AW)의 흐름 내지 낙하를 유도하는 소수성 코팅층이 형성될 수 있다.

수분흡수체(150)는, 장착공간(111)을 형성하는 하우징(110)의 내벽을 따라 소정 두께로 배치되어 저류된 수분(RM)을 흡수 저장함으로써, 수분의 유동을 억제하는 구성요소로서, 액체 함유성능이 우수한 분쇄펄프(fluff pulp) 뭉치에 고흡수성 폴리머 알갱이가 포함되는 구조로 이루어질 수 있다.

이때, 고흡수성 폴리머 알갱이는 액체성분을 흡수하게 되면 겔 상태가 되면서 급속하게 부피가 확장되기 때문에 고흡수성 폴리머 알갱이를 서로 너무 인접하게 배치하면 서로 간에 점착이 이루어져 액체성분의 추가적인 흡수를 차단함에 따라 고흡수성 폴리머의 단위 중량당 흡수율을 감소시키게 된다.

따라서 이러한 겔점착에 따른 흡수율의 손실을 방지하기 위해 분쇄펄프와 고흡수성 폴리머 알갱이를 균일하게 혼합한 후 소정 두께의 시트형상으로 수분흡수체(150)를 제작하게 된다.

상술한 바와 같이 분쇄펄프와 고흡수성 폴리머 알갱이가 혼합된 형태로 제작되는 수분흡수체(150)는, 일례일 뿐이므로 이에 한정되지 않고, 다양한 흡수성 물질로 제작 및 구현될 수 있음은 물론이다.

투과창(160)은, 상술한 수분흡수체(150)에 흡수된 수분의 양을 확인하기 위해 하우징(110)의 일영역에서 형성된 광투과성의 구성요소로서, 사용자는 하우징(110)의 외부에서 투과창(160)을 통해 수분의 흡수 정도를 외부에서 손쉽게 확인할 수 있게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

T: 트로카 G: 가스배출구
AF: 기체의 유동 PA: 정화된 기체
BA: 기체의 우회 RM: 저류된 물방울(수분)
AM: 포집된 수분 AW: 응집된 물방울
100: 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체
110: 하우징 110a,110b: 상,하부케이싱
111: 장착공간 112: 유입구
114: 배기구 120: 전처리필터
120a,120b: 망부재 120c: 흡수블록
121: 씨실 122: 날실
R: 씨실 또는 날실의 두께 D: 메쉬 구조의 구멍지름
130: 활성탄필터 131: 활성탄
132: 수용부 132a: 수용공간
132b: 통공 134: 차폐커버
134a: 경사부 134b: 우회공
134c: 우회유도부 135: 나선돌기
140: 여과필터 150: 수분흡수체
160: 투과창

Claims

내부에 장착공간이 형성되고, 복강경 수술 중 발생한 유해물질을 포함한 기체가 유동하도록 양단에 유입구와 배기구가 형성된 하우징;
상기 유입구에 인접한 상기 장착공간에 설치되어 상기 유입구를 통하여 유입된 기체로부터 수분을 포집하는 전처리필터;
상기 전처리필터에 의해 수분이 포집된 기체로부터 유해물질을 흡착하는 활성탄필터; 및
상기 활성탄필터에 의해 유해물질이 흡착된 기체로부터 생물학적 물질을 걸러내고, 정화된 기체를 상기 배기구로 배출하는 여과필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체.
제1항에 있어서,
상기 전처리필터는,
씨실과 날실로 구성되어 유입된 기체로부터 수분을 포집하고, 포집된 수분을 자중방향으로 저류시켜 상기 장착공간에 저장되도록 안내하는 메쉬 구조의 망부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체.
제2항에 있어서,
상기 전처리필터는,
상기 메쉬 구조가 서로 엇갈리도록 배치된 복수의 상기 망부재가 상기 유입구와 상기 배기구로 이어지는 방향을 따라 상기 장착공간에 연이어 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체.
제2항에 있어서,
상기 씨실 또는 상기 날실의 두께(R)는, 0.5mm 내지 1.0mm이고,
상기 메쉬 구조의 구멍지름(D)은, 1.0mm 내지 2.0mm이며,
상기 씨실 또는 상기 날실의 두께(R)에 대한 상기 메쉬 구조의 구멍지름(D)의 비율(D/R)은 2.0 내지 2.5인 것을 특징으로 하는 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체.
제2항에 있어서,
상기 씨실 및 상기 날실 중 어느 하나의 일부 또는 전부는,
친수성의 표면이 형성되도록 개질처리되고,
상기 씨실 및 상기 날실 중 다른 하나의 일부 또는 전부는,
소수성의 표면이 형성되도록 개질처리되는 것을 특징으로 하는 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체.
제1항에 있어서,
상기 전처리필터는,
염화칼슘, 실리카겔, 제올라이트 및 실리카-알루미나 중 적어도 어느 하나를 포함하는 수분흡수 소재가 소정의 통기성 부재에 함침되어 이루어진 흡수블록이거나,
씨실과 날실로 구성되어 유입된 기체로부터 수분을 포집하고, 포집된 수분을 자중방향으로 저류시켜 상기 장착공간에 저장되도록 안내하는 메쉬 구조의 망부재 및 상기 흡수블록이 상기 유입구와 상기 배기구로 이어지는 방향을 따라 상기 장착공간에 연이어 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체.
제1항에 있어서,
상기 활성탄필터는,
일단부에 개구부가 형성된 수용공간에 활성탄을 수용하고 타단부에 상기 배기구와 연통되는 통공이 형성된 수용부; 및
상기 전처리필터에 의해 수분이 포집된 기체가 상기 수용공간으로 직접 유입되지 않고 우회 후 유입되록 안내하기 위해 상기 개구부에 결합되는 차폐커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체.
제7항에 있어서,
상기 차폐커버는,
상기 수용공간과 연통되는 우회공이 중앙부에 형성되어 상기 개구부에 결합되는 뿔대형상의 경사부; 및
상기 우회공을 이격된 상태에서 덮도록 상기 경사부에서 돌출형성되어 상기 수용공간에 대한 기체의 직접 유입을 억제하는 원뿔 또는 각뿔형상의 우회유도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체.
제8항에 있어서,
상기 경사부와 상기 우회유도부의 표면에는,
상기 전처리필터에 의해 수분이 포집된 기체가 상기 하우징의 내벽을 향해 나선방향으로 유동하도록 안내하는 나선돌기가 돌출형성되고,
상기 나선돌기의 표면에는,
친수성 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체.
제2항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 장착공간을 형성하는 내벽을 따라 소정 두께로 배치되어 저류된 수분을 흡수 저장하는 수분흡수체; 및
상기 하우징의 일영역에서 형성되어 상기 수분흡수체에 흡수된 수분의 양을 확인할 수 있는 투과창을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복강경 수술용 3중 처리식 배기필터 조립체.